Способ безгиревой поверки весов и устройство для его осуществления

Изобретение относится к весоизмерительной технике. Сущность изобретения состоит в том, что нагрузку создают от силозадающего механизма, выполненного в виде лебедки (4), передают результирующую нагрузку перпендикулярно вниз поверяемым весам с помощью силопередающего элемента, выполненного в виде троса (11), с одной или несколькими ветвями, и преобразователя 12 направления этого троса. Измеряют нужную величину нагрузки с помощью датчика 22, аттестованного на один или более разряд выше поверяемых весов, затем считывают показания нагрузки с сохранением усилия нагружения неизменным на весь период поверки. Технический результат: повышение точности поверки. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к весоизмерительной и силоизмерительной технике и может быть использовано при создании устройства безгиревой поверки весоизмерительных устройств, в частности платформенных автомобильных и железнодорожных весов.

Известен способ механических силовых воздействий между материальными объектами и устройство для его осуществления по патенту РФ №2101685 от 10.01.98 г., кл. G 01 G 3/00, включающий в себя приведение в механический контакт взаимодействующих объектов и измерительных блоков, измерение электромеханических параметров, определяемых величиной силового воздействия, передачу информации об этих параметрах от измерительных блоков к микропроцессорному блоку, обработку этих параметров и получение на ее основе величин, характеризующих измеряемое воздействие; устройство включает платформенное устройство для измерения механических силовых воздействий между материальными объектами, датчики блоков измерения, опорные элементы, силопередающие узлы и измерительные блоки.

Недостатком известного способа и устройства его реализующего является сложность процесса измерения механических силовых воздействий между материальными объектами, обсуловленного усложненной конструкцией данного устройства. Емкостные датчики устройства, реагирующие на влажность воздуха, его ионизацию и запыленность, существенно снижают точность показаний измерительных блоков. Кроме того, данный способ может быть использован только для градуировки динамометров.

Известно устройство для поверки весов по патенту РФ №2082113 от 20.06.97, по кл. G 01 G 23/01, включающее силовозбудители, выполненные идентичными, один из которых установлен в силовую раму последовательно с образцовым силоизмерительным датчиком, остальные силовозбудители установлены по углам на платформу поверяемых весов, основание которых соединено тягами, устройство имеет также гидравлическую станцию.

Однако данное устройство имеет увеличенную погрешность при нагружении весов при создании и определении усилия, из-за неидентичности силовозбудителей, а также из-за невозможности осуществления контроля создаваемых сил на платформе ввиду отсутствия контролирующих устройств.

Кроме того, представляется сложным изготовить идентичные силовозбудители, т.е. гидроцилиндры и поршни из-за множества факторов, влияющих на точность изготовления и чистоту взаимодействующих рабочих поверхностей поршень - цилиндр, влияние химических, механических и физических свойств мембран, а также идентичности их толщин, приводит к разнобою в показаниях передаваемого усилия; различные длины медных трубок, их изломы-изгибы, а также температура окружающей среды влияют на передаваемое давление и образование воздушных пробок в системе, что также отрицательно влияет на точность и идентичность усилий образцовых силовозбудителей-гидроцилиндров.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является способ задания образцовых сил Больших и Харитонова и образцовая силозадающая установка для его реализации по авт. свид. №657290 от 15.04.79 г., по кл. G 01 L 25/00, в котором для исключения применения грузов большой величины проводят непосредственные поочередные приложения аттестованной гравитационной нагрузки и замещения достигнутых сил от дополнительного нагружающего устройства, измерение величины нагрузки и считывание показания нагрузки; силозадающая установка включает станину, раму с верхней и нижней траверсой, к которой присоединен набор аттестованных грузов - гири, нагружающее устройство, два индикаторных датчика силы сжатия и один - силы растяжения с захватом, дополнительное нагружающее устройство.

Однако этот аналог, из-за сложности конструкции силозадающей установки и ее громозкости, усложняет процесс создания задаваемой силы, что влечет за собой неточность поверки, а также увеличение трудоэнергозатрат при реализации изобретения.

Предлагаемое к патентеванию изобретение направлено на решение задач, не реализуемых ближайшим аналогом, т.е. достижение высокой точности поверки весов и создание облегченной упрощенной конструкции устройства, который реализует заявленный способ безгиревой поверки весов.

Для реализации предлагаемого изобретения в способе, включающем приложение нагрузки на поверяемые весы, измерение величины нагрузки с помощью датчика и считывание показаний нагрузки (признаки сходные с ближайшим аналогом), имеются новые отличительные признаки, заключающиеся в том, что нагрузку на поверяемые весы создают от силозадающего механизма и передают эту результирующую нагрузку перпендикулярно поверяемым весам с помощью силопередающего элемента и преобразователя направления силопередающего элемента, измеряют нужную величину нагрузки с помощью датчика, аттестованного на один или более разряд выше поверяемых весов, после чего производят считывание показаний нагрузки с сохранением усилия нагружения неизмененным на весь период поверки величины этой нагрузки; в устройстве, с помощью которого осуществляется вышеописанный способ, включающем силозадающий механизм, нагружаемую поверхность - платформу с поверяемыми весами, датчик и считывающее устройство (признаки, сходные с ближайшим аналогом), имеются новые конструктивные признаки, облегчающие и упрощающие устройство за счет того, что устройство снабжено датчиком, аттестованным на один или более разряд выше поверяемых весов, силозадающий механизм выполнен в виде лебедки с намотанным на нее одним концом силопередающим элементом, другой конец которого пропущен через платформу поверяемых весов и преобразователь направления силопередающего элемента, причем на этом, втором конце силопередающего элемента имеется одна или несколько ветвей, закрепленных снизу рамы поверяемых весов таким образом, чтобы результирующая нагрузка от одной или нескольких ветвей силопередающего элемента была направлена перпендикулярно вниз платформе поверяемых весов. Силопередающий элемент может быть выполнен в виде троса или любого комбинированного устройства, преобразователь направления силопередающего элемента может быть выполнен в виде вращающегося блока.

Совокупность существенных признаков, относящихся к заявленному способу безгиревой поверки весов и устройству для его осуществления, обеспечивает единство данного изобретения, при реализации которого достигается общий полезный результат: высокая чувствительность и точность поверяемых весов за счет введения в устройство датчика, аттестованного на один и более разряд выше поверяемых весов, а также упрощается конструкция устройства поверки весов, в котором вместо балласта и гирь (по аналогу) выполнен простейший в реализации силозадающий механизм, в виде лебедки, создающей силу нагружения на поверяемые весы, с силопередающим элементом, в виде троса, имеющего одну или несколько ветвей, закрепленных на основании весов таким образом, что результирующая от них нагрузка была направлена вниз перпендикулярно платформе поверяемых весов; взаимосвязи узлов конструкции с преобразователем направления силопередающего элемента, а также с аттестованным датчиком и табло.

Применение данного изобретения в силоизмерительной и весоизмерительной технике с получением вышеизложенного полезного результата обеспечивает заявленному изобретению критерий “промышленная применимость”.

В результате анализа существенных признаков заявленного изобретения и ближайшего аналога видно, что в последнем отсутствуют отличительные признаки, присущие заявленному изобретению, в связи с чем “Способ безгиревой поверки весов и устройство для его осуществления” соответствует критерию “новизна”.

Анализ предшествующего уровня весоизмерительной и силоизмерительной техники, по данным патентных исследований, показал на отсутствие других аналогов с совокупностью существенных признаков, присущих заявленному изобретению, в связи с чем “Способ безгиревой поверки весов и устройство для его осуществления” соответствует критерию “Изобретательский уровень”.

Таким образом, по мнению заявителя, наличие критериев новизны, изобретательского уровня и промышленной применимости обеспечивает заявленному изобретению его патентоспособность.

На фиг.1 представлена конструктивная схема устройства, реализующего описываемый способ безгиревой поверки весов, на фиг.2 - сечение по А-А фиг.1.

Устройство содержит раму 1 привода, закрепленную на платформе 2 (нагружаемая поверхность), и раму 3 поверяемых весов. На раме 1 привода установлен силозадающий механизм, выполненный в виде лебедки 4 с барабаном 5 и храповым колесом 6, с одной стороны лебедка соединена с реверсивным приводом 7 (в конкретной реализации электродвигатель с самотормозящим редуктором), с другой стороны лебедки на барабане 5 имеется выступающий вал 8, установленный в подшипнике 9, который расположен в кронштейне 10, закрепленном на раме 1 привода. На барабан 5 одним концом намотан силопередающий элемент, выполненный в виде троса 11, который другим (свободным) концом пропущен через отверстие в платформе 2 поверяемых весов и через преобразователь направления силопередающего элемента, выполненного в виде вращающегося блока 12, установленного на оси в неподвижном кронштейне 13 на основании 14 поверяемых весов. Силопередающий элемент - трос 11 имеет на втором конце одну или несколько ветвей с закреплением их жестко, в любой точке, например 15, в конкретной реализации снизу рамы 3 поверяемых весов, таким образом, чтобы результирующая (суммарная) нагрузка от силопередающего элемента - троса 11 была направлена вниз перпендикулярно платформе 2 поверяемых весов.

На раме 1 привода установлен кронштейн 16 с собачкой 17, пружиной 18.

Кронштейн 16 имеет винт 19 с зацепом 20 и гайкой-барашком 21 для вывода собачки из зацепления с храповым колесом 6.

Под рамой 3 поверяемых весов установлен датчик 22, который аттестован на один или более разряд выше поверяемых весов и служит для измерения величины нагрузки. Аттестованный датчик связан со считывающим устройством, выполненным в виде табло 23.

Устройство работает следующим образом.

Для создания необходимого усилия включают реверсивный привод 7, который приводит во вращение силозадающий механизм-лебедку 4 с барабаном 5 и храповым колесом 6 по часовой стрелке (фиг.2). При этом на барабан 5 наматывается силопередающий элемент - трос 11. По мере натяжения троса и его ветвей создается результирующая нагрузка, направленная вниз перпендикулярно платформе 2 весов, с помощью преобразователя направления силопередающего элемента в виде вращающегося блока 12, аттестованный на один или более разряд выше поверяемых весов датчик 22 воспринимает эту нагрузку и выдает ее величину (например, в тоннах) на считывающее устройство - табло 23. При достижении необходимой нагрузки, считываемой с табло 23, привод 7 останавливают, и собачка 17, упираясь в зубец храпового колеса 6, фиксирует данную нагрузку, стопоря храповое колесо 6 и силозадающий механизм-лебедку 4 в этом положении, не позволяя сбрасывать созданную нагрузку на время поверки.

Сравнивая показания нагрузки на табло 23 с показаниями нагрузки на поверяемых весах, определяют допустимую (или недопустимую) погрешность показаний поверяемых весов при данной нагрузке. Включают привод 7 по часовой стрелке и вращением гайки-барашка 21 зацепом 20 отводят от храпового колеса 6 собачку 17 и вращением привода 7 против часовой стрелке плавно сбрасывают давление с платформы 2. Набор и сброс давления производят несколько раз. Возвращают собачку 17 в первоначальное положение в зацепление с храповым колесом 6.

После этого снова включают привод 7 по часовой стрелке и создают следующую большую нагрузку, после чего снова останавливают привод 7, собачка 17, упираясь в зубец храпового колеса 6, стопорит его и лебедку 4 в этом положении, выдерживают при заданной нагрузке, после чего производят сброс этой нагрузки.

Аттестованный датчик 22 измеряет и передает эту нагрузку на табло 23, где ее считывают, сравнивают с показаниями поверяемых весов и определяют погрешность при этой большой нагрузке.

Такие включения и отключения привода 7 с замерами нагрузки выполняют на всех необходимых величинах нагрузки, вплоть до НПВ (наибольшее предельное взвешивание) + 25% перегрузки.

Для сброса нагрузки включают привод 7 по часовой стрелке, чтобы зубец храпового колеса 6 освободил собачку 17. Затем закручиванием барашка 21 на винте 19 оттягивают собачку 17 с помощью зацепа 20, выводя собачку из зацепления с храповым колесом. После этого включают реверс привода 7, и он начинает вращаться в обратном направлении, т.е. против часовой стрелки, сбрасывая плавно нагрузку до нулевой. После этого привод 7 выключают. Откручиванием барашка 21 пружина 18 поджимает собачку 17 к храповому колесу 6 и позволяет войти собачке 17 в зацепление с зубцами храпового колеса 6 (фиг.2), фиксируя его в этом положении.

По разности показаний на считывающем устройстве и поверяемых весах на всем диапазоне нагрузок делают заключение о пригодности (или непригодности) поверяемых весов.

Таким образом, способ поверки весов осуществляется путем создания нагрузки от силозадающего механизма, передачи ее на поверяемые весы силопередающим элементом, измерения этой величины нагрузки с помощью аттестованного на один или более разряд выше поверяемых весов датчика 22 (или несколькими датчиками), считывания величины этой нагрузки непосредственно с табло 23 с сохранением усилия нагружения неизменным на весь период поверки.

Предлагамое к патентованию изобретение “Способ безгиревой поверки весов и устройство для его осуществления” по сравнению с аналогом имеет следующие преимущества:

1. Достигается качество поверяемых весов: высокая чувствительность и точность поверки, за счет введения аттестованного датчика вместо стандартного использования гирь и балласта (по ГОСТ 8.453-82).

2. Уменьшается трудоемкость процесса поверки, так как исключается применение гирь и балласта, и тем самым, значительно сокращаются энергозатраты при реализации предлагаемого к патентованию изобретения.

Кроме того, устройство, реализующее описываемый способ безгиревой поверки весов, представляет собой наиболее совершенную конструкцию, которая может иметь микропроцессор с тензодатчиками, аттестованными на один или выше разряд поверяемых весов, и несколько табло.

Аттестованные датчики могут быть расположены не только в цепи передачи силы от нагружающего устройства, но и на линии восприятия сил, т.е. в любом, удобном для их использования месте.

1. Способ безгиревой поверки весов, включающий приложение нагрузки на поверяемые весы, измерение величины нагрузки с помощью датчика и считывание показаний нагрузки, отличающийся тем, что нагрузку создают от силозадающего механизма и передают эту результирующую нагрузку перпендикулярно вниз поверяемым весам с помощью силопередающего элемента и преобразователя направления силопередающего элемента, измеряют нужную величину нагрузки с помощью датчика, аттестованного на один или более разряд выше поверяемых весов, после чего производят считывание показаний нагрузки с сохранением усилия нагружения неизменным на весь период поверки величины этой нагрузки.

2. Устройство поверки весов, реализующее способ по п.1, включающее силозадающий механизм, нагружаемую поверхность-платформу с поверяемыми весами, датчик и считывающее устройство, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком, аттестованным на один или более разряд выше поверяемых весов, а силозадающий механизм выполнен в виде лебедки с намотанным на нее одним концом силопередающим элементом, другой свободный конец которого пропущен через платформу поверяемых весов и преобразователь направления силопередающего элемента, причем на этом конце силопередающего элемента имеются одна или несколько ветвей, закрепленных снизу рамы поверяемых весов таким образом, чтобы результирующая нагрузка от одной или нескольких ветвей силопередающего элемента была направлена вниз перпендикулярно платформе поверяемых весов.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что силопередающий элемент может быть выполнен в виде троса или любого комбинированного устройства.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что преобразователь направления силопередающего элемента может быть выполнен в виде вращающегося блока.